Oceanic Dead Zones Breiten Sich Weiter Aus
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Anonim

Das Abfließen von Düngemitteln und der Einsatz fossiler Brennstoffe führen zu massiven Gebieten im Ozean mit wenig oder keinem Sauerstoff, die große Teile des Meereslebens töten und Schäden in Höhe von Hunderten von Millionen Dollar verursachen.

Weitere schlechte Nachrichten für die Weltmeere: Tote Zonen - Gebiete mit zu sauerstoffarmem Grundwasser, um das meiste Leben im Meer zu unterstützen - breiten sich aus und verteilen sich auf fast die gesamte Ost- und Südküste der USA sowie auf mehrere Flussauslässe an der Westküste.

Laut einer neuen Studie in Science geht es dem Rest der Welt nicht besser - es gibt jetzt 405 identifizierte Totzonen weltweit, gegenüber 49 in den 1960er Jahren - und die größte Totzone der Welt bleibt die Ostsee, deren Grundwasser jetzt keinen Sauerstoff mehr enthält das ganze Jahr.

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Dies ist keine kleine wirtschaftliche Angelegenheit. Ein einziges sauerstoffarmes Ereignis (wissenschaftlich als Hypoxie bekannt) vor den Küsten des Staates New York und New Jersey im Jahr 1976, das nur 1.000 Quadratkilometer Meeresboden umfasste, kostete die kommerzielle Fischerei und die Freizeitfischerei in der Region mehr als ercial Krabbenfang für ein Jahr.

"Mehr als 212.000 Tonnen [235.000 Tonnen] Lebensmittel gehen im Golf von Mexiko durch Hypoxie verloren", sagt der Meeresbiologe Robert Diaz vom College of William & Mary in Williamsburg, Virginia, der die Totzonen untersucht hat zusammen mit dem Meeresökologen Rutger Rosenberg von der Universität Göteborg in Schweden. "Das reicht aus, um 75 Prozent der durchschnittlichen Ernte brauner Garnelen aus dem Golf von Louisiana zu füttern. Wenn es keine Hypoxie gäbe und es so viel mehr Nahrung gäbe, glauben Sie nicht, dass Garnelen und Krabben glücklicher wären? Sie wären sicherlich dicker. ".

Nur wenige tote Zonen haben sich jemals erholt, wie das Schwarze Meer, das sich in den 1990er Jahren mit dem Zusammenbruch der Sowjetunion und einer massiven Verringerung des Düngemittelabflusses von Feldern in Russland und der Ukraine schnell erholte. Dünger enthält große Mengen Stickstoff und fließt von landwirtschaftlichen Feldern im Wasser und in Flüsse und schließlich in Ozeane.

Dieser Düngerabfluss trägt nicht zu mehr Mais oder Weizen bei, sondern füttert massive Algenblüten in den Küstenmeeren. Diese Algen sterben wiederum ab und sinken auf den Boden, wo sie von Mikroben aufgenommen werden, die dabei Sauerstoff verbrauchen. Mehr Algen bedeuten mehr Sauerstoffverbrennung und damit weniger Sauerstoff im Wasser, was zu einem massiven Flug der Fische, Krebstiere und anderer Meeresbewohner führt, die sich umziehen können, sowie zum Massentod unbeweglicher Kreaturen wie Muscheln oder anderer Böden -bewohner. Und dann übernehmen die Mikroben, die in sauerstofffreien Umgebungen gedeihen, und bilden riesige Bakterienmatten, die Schwefelwasserstoff, ein giftiges Gas, produzieren.

"Der Hauptschuldige in Meeresumgebungen ist Stickstoff, und heutzutage ist die Landwirtschaft der größte Beitrag von Stickstoff zu den Meeressystemen. Es ist das gleiche Szenario auf der ganzen Welt", sagt Diaz. "Landwirte tun es nicht absichtlich. Sie würden es vorziehen, wenn es auf dem Land bleibt."

Neben Düngemitteln ist der Verbrauch fossiler Brennstoffe der Hauptschuldige. Das Verbrennen von Benzin und Diesel führt zu smogbildenden Stickoxiden, die sich anschließend klären, wenn der Regen den Stickstoff vom Himmel und schließlich in den Ozean spült.

Technologische Verbesserungen wie Elektro- oder Wasserstoffautos könnten dieses Problem lösen, aber die landwirtschaftliche Frage ist schwieriger. "Stickstoff ist sehr rutschig; es ist sehr schwierig, ihn an Land zu halten", bemerkt Diaz. "Wir müssen eine Technologie finden, die verhindert, dass Stickstoff den Boden verlässt."

Oder Landwirte können den Gesamtbedarf an Stickstoff reduzieren, indem sie neue Biotechnologien einsetzen, beispielsweise die von Arcadia Biosciences angebotenen Verbesserungen der Stickstoffnutzungseffizienz (NUE). Durch die Entwicklung von Pflanzen zur Überexpression eines Gens, das es Wurzeln ermöglicht, mehr Stickstoff aufzunehmen, haben Arcadia-Wissenschaftler gezeigt, dass "NUE-Pflanzen mit halb so viel Dünger den gleichen Ertrag erzielen können", sagt Eric Rey, President und CEO. "Bei Raps haben wir eine Reduzierung um zwei Drittel gesehen."

Saatgut mit dieser Technologie wurde bereits an die landwirtschaftlichen Giganten Monsanto Company und Duponts Pioneer Hi-Bred International im Fall von Raps bzw. Mais lizenziert - und sogar Grassamen der Scotts Miracle-Gro Company könnten sie eines Tages einsetzen. Obwohl Feldversuche in den letzten vier Jahren die Wirksamkeit genetischer Veränderungen bewiesen haben, bedeuten weitere Tests und behördliche Genehmigungen, dass solche Pflanzen nicht vor 2012 angebaut werden.

"Es ist ein großer wirtschaftlicher Vorteil für die Landwirte, wenn sie nur halb so viel Stickstoff verbrauchen und einen großen positiven Einfluss auf den Stickstoffabfluss in die Wasserstraßen haben", sagt Rey, der hofft, dass dieses Produkt genauso schnell eingeführt wird wie herbizidresistente Pflanzen, die nur Es dauerte fünf Jahre ab der Einführung im Jahr 1998, bis fast 70 Prozent des in den USA angebauten Mais erzeugt wurden, und jetzt sind es fast 90 Prozent. "Eine vernünftige Erwartung ist, dass es zu einer dramatischen Reduzierung kommen wird, vielleicht bis 2018."

Aber das könnte das Totzonenproblem immer noch nicht lösen. Jetzt erreicht so viel Stickstoff diese Küstengewässer, dass ein Großteil davon im Sediment vergraben wird, sagt Diaz, selbst wenn neue Stickstoffquellen entfernt werden, setzen diese Sedimente diesen Stickstoff im Laufe der Zeit frei und setzen den Kreislauf fort.

Diese Unfähigkeit, sich zu erholen, wird nicht nur durch den im Sediment vergrabenen Stickstoff verursacht, sondern auch durch Wasserschichten, die sich trotz des massiven Flusses von Flüssen wie dem Mississippi nicht miteinander vermischen. Stattdessen sitzt wärmeres, frischeres Wasser auf der Oberfläche auf kühlerem, dichterem und salzigerem Wasser, und es braucht die Energie mehrerer starker Hurrikane, um die beiden zu vermischen.

Als beispielsweise der Hurrikan Katrina mit seinen starken Winden, die schneller als 210 Kilometer pro Stunde wehten, an der Küste von Louisiana niederbrach, bot der monströse tropische Sturm einen Vorteil: Er mischte das warme, sauerstoffreiche Oberflächenwasser mit dem kälteren Fast sauerstofffreies Wasser darunter, das zeitweise die größte tote Zone in den USA zerstreut. Der Hurrikan Rita folgte und beendete die Arbeit und beendete früh die saisonale Totzone, die sich jedes Jahr an der Mündung des Mississippi bildet.

Diese tote Zone, die sich im vergangenen Jahr über 22.000 Quadratkilometer erstreckte, eine Fläche von der Größe New Jerseys, wird 2008 dank der Hochsommer-Überschwemmungen voraussichtlich noch ausgedehnter Aufgrund der reichen Ladung an Stickstoff und Phosphor wird der Mississippi von den landwirtschaftlichen Feldern des Mittleren Westens der USA abtransportiert.

Die Hoffnung auf Hurrikane ist weder populär noch vernünftig. Daher erwägen Wissenschaftler in den Ostseenationen, die verzweifelt nach Lösungen suchen, sogenannte Geoengineering-Optionen: groß angelegte menschliche Eingriffe in natürliche Systeme. In diesem Fall würde Luft in einige der kleineren Buchten geblasen, um zu beurteilen, was passiert. "Wenn Sie sich landwirtschaftliche Teiche ansehen, können Sie sie belüften, um Sauerstoffmangel zu vermeiden", sagt Diaz. "Aber das ist ein Teich. Wir sprechen von offenen Systemen mit Gezeiten. Das Wasser bleibt nicht nur dort."

Letztendlich kann es Revolutionen in der Landwirtschaft und im Transportwesen sowie die Energie von Hurrikanen erfordern, um tote Zonen wieder zum Leben zu erwecken. "Wenn Sie eine tote Zone nicht mit der Energie eines Hurrikans mischen können", fügt Diaz hinzu, "sehe ich nicht, wie Geoengineering das tun wird."

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